關于引力,愛因斯坦是對的 萬有引力公式

萬有引力公式(愛因斯坦關于萬有引力是對的)
什么是重力?這是幾百年來許多科學家苦苦思索的問題 。無論我們跳得多高,我們都會在瞬間回到地面;我們把一顆子彈射向天空空,過一會兒它也會落到地上;即使是飛了幾百公里高空的衛星,只要燃料耗盡,也難逃落回地球,在與大氣層的摩擦中燃燒的命運 。
【關于引力,愛因斯坦是對的 萬有引力公式】我們知道這都是重力造成的,但是重力有多大呢?它究竟是怎么形成的?在牛頓被蘋果砸中頭部之前,沒有人能給出科學的答案 。
牛頓發現了引力 。1666年,23歲的艾薩克·牛頓為了躲避倫敦的黑死病,逃到了一個偏遠村莊的農場 。雖然離開了劍橋大學,但在農村孤獨無聊的日子里,他從未停止思考 。有一天,在一棵蘋果樹下,牛頓被一個熟透的蘋果砸中,盯著滾落在地的蘋果 。他突然意識到蘋果掉下來的原因是地球引力造成的 。而且這種引力不僅僅存在于地面,它可能是宇宙中所有恒星相互吸引的根本原因 。
牛頓和蘋果
1669年,27歲的牛頓成為劍橋大學的數學教授 。1687年,牛頓創立了物體間力的相互作用定律 。他認為宇宙中任何兩個物體都有相互吸引力 。這個力的大小與兩個物體的質量成正比,與它們之間距離的平方成反比 。
鑒于當時科技的限制,牛頓無法確定那個最小引力常數G的值,于是萬有引力的公式寫成:
f∝毫米/轉
在這個公式中,f是兩個物體之間的引力,m和m是兩個物體的質量,r是物體之間的距離 。
一百多年后的1798年,英國物理學家亨利·卡文迪許用精密的扭秤法測得引力常數G的值約為6.754×10n·m/kg 。此后,萬有引力公式被改寫為:
F=(G×m?×m?)/r
萬有引力
萬有引力的發現奠定了天體力學的基礎 。從此,科學家對天體運動的研究有了理論基礎 。他們可以精確測量太陽、地球和月球的質量和引力之間的關系,精確計算彗星的軌道,甚至可以通過行星之間軌道的微妙變化推斷出遙遠的Tai 空中海王星的存在 。
萬有引力定律太精確了,你不用親自登陸月球,就能計算出你在月球表面的重量 。甚至月球對地球同步軌道衛星的微小攝動力,都可以用萬有引力公式計算出來 。
牛頓發現宇宙中所有物質都存在相互引力,這種引力與它們的質量和距離有關,并用簡單易懂的公式表達了這種關系,為人類探索宇宙提供了有力的工具 。牛頓很偉大 。
因為月球的引力只有地球的1/6,阿波羅13號的宇航員到時候會輕松很多 。
但是牛頓的萬有引力理論并沒有解決一些根本性的問題:引力的本質是什么?引力和宇宙中的其他力有什么關系?重力適用于所有場合嗎?
這些問題直到20世紀初另一個天才的出現才得到進一步的解答 。
廣義相對論的命題1915年底,瑞士伯爾尼專利局的職員阿爾伯特·愛因斯坦向普魯士科學院提交了他關于廣義相對論的論文 。在論文中,愛因斯坦提出了兩個革命性的觀點:
1.等效原理:引力場和慣性力場在動力學上是等效的;
二、廣義相對論原理:所有物理定律在任何參考系中都具有相同的形式 。
年輕的愛因斯坦
為了建立相對論,愛因斯坦提前幾年學習了微分幾何,這是研究曲線空的數學工具 。因為愛因斯坦認為所有有質量的物體都有能量,會扭曲周圍的空,速度也會扭曲時間 。在這個扭曲的時代空,傳統的歐幾里德幾何幾乎毫無用處 。他需要一種全新的思維方式和全新的數學工具來解決扭曲時間空的問題 。
重力扭曲的3D 空之間的2D切片的示意圖
愛因斯坦的引力場方程遠沒有牛頓的萬有引力定律那么容易理解 。事實上,這個多達16個變量的二階非線性偏微分方程組,可以讓世界上絕大多數人絕望 。即使你精通數學,用數學方法找到它的解也是極其困難的 。
愛因斯坦場方程
相對論預言因為愛因斯坦的引力場方程太燒腦了,我們不再討論這個方程和引力關系的推導,只討論這個方程計算的幾個結果和愛因斯坦廣義相對論已經證實的預言 。
水星軌道進動;1859年,法國天文學家勒·維爾在用牛頓萬有引力定律計算水星軌道時發現了一個錯誤 。他發現水星在其軌道近日點的實際觀測歲差值比每100年的理論計算值快38角秒 。沒有人懷疑牛頓 。根據萬有引力定律,水星的橢圓軌道應該是固定的,于是大家猜測水星和太陽之間可能還有另一顆行星 。正是這顆名為火神的行星把水星拖得更快 。然而,沒有人能找到這顆恒星,因為“火神”根本不存在 。

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